Elérkeztünk a kézi ívhegesztéssel kapcsolatos cikksorozatunk második részéhez, ebben az írásban főleg a hegesztőgépek működésmódjával foglalkozunk majd.

Az előző cikk inkább a barkácsolóknak, házi felhasználóknak íródott. Ez a mostani pedig a szakmabelieknek. De melyik szakmabelieknek?

Nyilvánvaló, hogy a jól képzett hegesztő szakmunkásoknak sok újat nem tudok mondani, elvileg az itt leírtakat ők hivatalosan elismert tananyagban elsajátították, a munkájuk során alkalmazzák. Tehát alapvetően inkább a különféle villamosipari dolgozókat, és az ívhegesztés iránt a barkácskodós szintnél mélyebben érdeklődőket kívánom jelen írással, és későbbi folytatásaival megcélozni, remélem az itt olvasottaknak hasznát veszik majd!

Mielőtt főleg a kézi bevontelektródás ívhegesztés (MMA) gépeinek felépítését szakavatott módon  kiveséznénk, tisztázzunk előbb néhány feltétlenül szükséges alapfogalmat!

Egyik kiváló olvasónk jelezte, hogy nem ártana közérthetően megmagyarázni, mit jelent pl. egy hegesztőgépnél az úgynevezett „eső jelleggörbe”. A kérés helyénvaló, logikus, és ilyenkor szokott a vonatkozó szakirodalom előrukkolni kismillió képlettel, grafikonnal, egyéb elméncséggel, aminek látványától gyakran a képzettebb érdeklődők is sikítva menekülnek, hát még a kíváncsi laikusok!

A reakció jórészt érthető, megérthető. Én nem kívánok efféle lelki törést okozni senkinek 🙂 , a fejekben így is éppen elég bajt okoz az évtizedek óta alkalmatlan és embertelen iskolarendszerünk utóhatásai, meg a természettudományos ismeretek szakszerű oktatásának sunyi elsorvasztása. Inkább elmondom ezt (is) úgy, hogy bármely épeszű polgártársunk is gond nélkül megértse. (pedig nem fizetnek meg érte, no mindegy.. Az úttörő ahol tud, segít..)

Mindennapi gyakorlatunkból megszoktuk, hogy az általában vett háztartási és ipari áramforrásaink (230 és 400V-os konnentorok) nagyjából kb. addig terhelhetőek, míg a túláramvédelmük le nem kapcsol. Feszültségük ezalatt MINDIG állandó – mert ugye jól is nézne ki, ha mondjuk éppen kenyeret pirítunk, miközben az asszonypajti gondol egyet, és bekapcsolja a TV-t. Aztán tessék, a Luszeszíta bámulása miatt leesne 180V-ra az egyébként 230V hálózati feszültség.. Majd ennek megkoronázásaképpen megérkezik a postás, (aki mindig kétszer csenget), és amíg csenget, már csak 130V-ot mérhetnénk a kégli egész területén..

Ez ugye egy nyilvánvaló műszaki tragikomédia lenne, egy totális zsákutca, mert semmilyen elektromos fogyasztót nem használhatnánk rendeltetésszerűen.

Most kapaszkodjunk meg: az MMA ívhegesztőgép mint energiaforrás, pontosan így kellene viselkedjen!

Ugye emlékszünk még? A múltkori írásban megtárgyaltuk, hogy a közcélú energiahálózatokról közvetlenül hegeszteni nem lehet, az onnét kivehető elektromos teljesítményt át kell alakítani olyan formába, ami az ívhegesztés fizikai és elektromos követelményeinek megfelel. Mik ezek a követelmények?

Képzeljük el az alábbi elrendezést! (gyakorlatban is megvalósítható) Egy jó minőségű hegesztőgép kimenetével párhuzamosan kössünk egy 200V méréshatárú voltmérőt, és valamelyik munkakábellal sorba egy 150A méréshatárú ampermérőt.

Egy ismerősünk vezényszóra kezdjen neki a hegesztésnek, mi csak a műszereket figyeljük. A hegesztőgépet 100 amperre állítjuk. Kezdődhet a kísérlet!

Azt fogjuk tapasztalni, hogy „üresjáratban” 70V körül mutat a voltmérő, majd ívgyújtáskor ez hirtelen leesik nulla közelire – ekkor az ampermérő kilendül, általában 70 és 120 A közé bárhová -, majd miután a kolléga stabilizálta az ívet (szépen készülget a varrathernyó) a gép kapocsfeszültsége ekkor már az ívfeszültséggel egyenlő. Márpedig az ívfeszültség – a hegesztőmunkás tevékenységével, az ömledék pillanatnyi állapotával összefüggésben – általában 5 és 50 V között kb. bárhol lehet.

Érdekes azonban, hogy az ampermérő nagyon „ragaszkodik” ahhoz, hogy kb. 100 ampert mutasson..

Itt a lényeg! Az ívfeszültség változhat ugyan, mert változnia is kell. Hetven voltról indulunk, aztán ha már stabil az ív, akkor mondjuk 20-22 voltot mérhetünk, aztán egy pillanatra sajnos letapad az elektróda – teljes rövidzár! – és ezért nullára leesik a feszültség. De a 100 amper folyamatosan marad, még a rövidzárnál is csak kissé növekszik!

Nagyon-nagyon leegyszerűsítve, tulajdonképpen ez az „eső jelleggörbe”, ami az MMA hegesztésnél alapkövetelmény a hegesztőgép működésével kapcsolatosan.  Az „amper” lehetőleg állandó, a feszültség meg kb. bárhol lehet az üresjárati 70V, és a rövidzárnál bekövetkező teljes lenullázódás között! Minél jobb minőségű az adott hegesztőgép, annál inkább közelíti ezt az ideálisnak tekinthető áramgenerátoros üzemmódot. Érdekességképpen megemlítem, hogy az AWI hegesztéshez is ez az szisztéma szükséges, mert ott is egy viszonylag stabil ívet kell fenntartani, ám az ívhosszt a munkadarabbal kapcsolatos körülmények, és a hegesztő ügyessége ugyanúgy befolyásolják!

Ezért van az, hogy pl. a régi hegesztődinamókkal mint áramforrással, szinte minden további nélkül lehetett AWI-zni annak ellenére is, hogy főleg a nagyon korai modellek nem erre a célra készültek.

A „CO” – becsületes nevén CO2, vagy MAG (MIG / MAG) eljáráshoz viszont megint más fajta áramforrás kell. Itt meg kimondottan a feszültséget kell tartani lehetőleg minél pontosabban – ez bizony hasonlít a közcélú villanyhálózatok paramétereihez -, azonban számottevő rövidzártűrésre, a berendezésen átfolyó teljesítmény korlátozására itt is szükség van. Méghozzá az ív elindításához szükséges huzalérintés, és a gyakran rövidzárlatos cseppátmenetek miatt. A CO hegesztés áramforrása – szemben az MMA módszernél szükségessel – inkább feszültségtartó, feszültséggenerátor jellegű.

Mivel a CO hegesztés – egyszerűség kedvéért a továbbiakban így nevezem az eljárást, bár ez a megnevezés messze nem szabatos – , szóval a CO annyira jól kitalált, egyszerű, és termelékeny eljárás (nem mellesleg viszonylag olcsó is), hogy nagyon elterjedt az iparban, éppen ezért már a bevezetésének az elején is számottevő igény mutatkozott a „CO-ra is alkalmas” áramforrásokra.

Amíg meg nem jelentek a célgépek, addig is volt megoldás – a jobb hegesztődinamókon, valamint hegesztő egyenirányítókon át lehetett kapcsolni üzemmódkapcsolóval vagy kapocsléces átkötésekkel a kimeneti karakterisztikát. Az ilyen gépek üzemeltetőinek tehát lehetőségük volt arra, hogy az éppen elvégzendő hegesztési technológiához tökéletesen hozzáigazítsák a készüléket.

Mindennek ára van, az univerzalitásnak is. A régi hegesztőgépekkel állandó hatásfokproblémák voltak, ami gyakran már az iparban is vállalhatatlan szintre lépett, no meg a bonyolultságuk miatti túlzott karbantartásigény. Tulajdonképpen a megoldást az inverteres technika hozta el, itt már lehetőség van kompromisszumok nélküli – majdnem tökéletes! – hegesztőgépek létrehozására!

Egy kis összefoglaló arról, hogy (kisipari, ipari gépekkel – tehát nem az otthoni barkács trafókkal!) egy-egy adott hegesztőgéptípus nagy vonalakban mire is volt alkalmas:

– az olcsó, egyszerű hegesztő trafókkal MMA hegesztés, váltóárammal.

– hegesztő egyenirányító (trafó + diódahíd + simító fojtótekercs) MMA hegesztés egyenárammal, AWI, jobb modelleken CO, akkutöltés, esetleg „gépkocsi bikázás”. (átkapcsolásokkal)

– hegesztő dinamókkal: MMA egyenárammal, AWI, jobb modelleken CO is, átkapcsolásokkal.

Manapság minden további nélkül lehetséges MINDEN hegesztési üzemmód (akár plazmavágás is!) egy készülékkel. Az inverteres gépek az elvárt különböző áram és feszültség karakterisztikákat nem a korábban megszokott erősáramú átkötésekkel és átkapcsolásokkal teljesítik, hanem teljesen elektronikus belső vezérléssel, korábban elképzelhetetlennek vélt kiváló hatásfokkal, közel ideális teljesítménytényezővel (a régi induktív hegesztőgépek közismert nyűgje volt a borzalmas, jórészt alig kompenzálható cos FI). Ennyi földi jó után ne hallgassuk el két hátrányukat: az igazán jó gépek jelenleg is méregdrágák, ezt sajnos tudomásul kell venni.

Másik hátrány:  ezekkel normálisan kell bánni, nem az iparban általában (sajnos) megszokott bunkó módon. Ezeket nem lehet – és nem is szabad! – ütni-vágni, belekoszolni a flexelés porával, a szellőzőnyílásokat eltömeszelni, vagy kint hagyni az udvaron az esőben.. A bunkóság ára többnyire a bitang drága javíttatás, ami hozzáértő bánásmóddal és tisztességes karbantartással jellemzően elkerülhető!

Sorozatunkat rövidesen folytatjuk, ekkor már „ki is belezünk” hegesztőgépeket, lesznek elvi és kapcsolási rajzok, meg még sok egyéb érdekesség. Addig is köszönöm a figyelmet, kellemes további tanulást, olvasgatást kíván a szerző!